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JPS598234B2 - thermal head - Google Patents
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JPS598234B2 - thermal head - Google Patents

thermal head

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Publication number
JPS598234B2
JPS598234B2 JP52160139A JP16013977A JPS598234B2 JP S598234 B2 JPS598234 B2 JP S598234B2 JP 52160139 A JP52160139 A JP 52160139A JP 16013977 A JP16013977 A JP 16013977A JP S598234 B2 JPS598234 B2 JP S598234B2
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JP
Japan
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thermal head
heating resistor
oxygen
manufacturing
hafnium
Prior art date
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JP52160139A
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利民 原
「あきら」 新見
昌久 福井
義章 白戸
芳興 「はじ」本
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Canon Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は硼化ハフニウムと酸素とからなる薄膜発熱抵抗
体を有するサーマルヘッドさらにはその製造方法に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a thermal head having a thin film heating resistor made of hafnium boride and oxygen, and also to a method for manufacturing the same.

熱印字記録に用いられるサーマルヘツドは例えばガラス
のような電気的な絶縁性と平滑面とを有する基板上に複
数個の発熱抵抗体と、この発熱抵抗体に電力を供給する
ための電気導体とを設け、記録すべき情報に従つて必要
な熱パターンが得られるように、対応する発熱抵抗体に
電気導体を介して電流を流して発熱させ、記録媒体に接
触することにより記録を行なうものである。
A thermal head used for thermal print recording has a plurality of heat generating resistors on a substrate with electrical insulation and a smooth surface, such as glass, and an electric conductor for supplying power to the heat generating resistors. Recording is performed by applying a current to the corresponding heat-generating resistor through an electric conductor to generate heat, and contacting the recording medium with a corresponding heat-generating resistor so as to obtain the necessary thermal pattern according to the information to be recorded. be.

そこに用いられる発熱抵抗体としては、従来窒化タンタ
ル、ニクロム酸化錫等の薄膜発熱抵抗体、銀−パラジウ
ム等を用いた厚膜発熱抵抗体、シリコン半導体を用いた
半導体発熱抵抗体がある。このうち薄膜発熱抵抗体を用
いたサーマルヘツドは厚膜発熱抵抗体、半導体発熱抵抗
体等と比較して熱応答性がよく耐熱性、耐熱衝撃性に優
れ、寿命が長く、信頼性が高い等の特徴を有している。
この薄膜発熱抵抗体としては、従来、窒化タンタルが耐
熱性に優れ、信頼性も高く、又固有抵抗値も250〜3
00μΩ?と比較的高い値で製造の制御性も高いため、
特に多く用いられている。しかるに窒化タンタルは約3
00℃以上の高温に於いては急激に酸化されその抵抗値
が急激に増加し、記録紙に印字する場合、印字濃度を劣
化させる欠点がある。
Heat generating resistors used therein include conventional thin film heat generating resistors such as tantalum nitride and dichrome tin oxide, thick film heat generating resistors using silver-palladium, etc., and semiconductor heat generating resistors using silicon semiconductor. Among these, thermal heads using thin film heating resistors have better thermal response, superior heat resistance and thermal shock resistance, longer lifespan, and higher reliability than thick film heating resistors, semiconductor heating resistors, etc. It has the following characteristics.
Conventionally, tantalum nitride has been used for this thin film heating resistor, which has excellent heat resistance, high reliability, and has a specific resistance value of 250 to 3.
00 μΩ? This is a relatively high value and the controllability of manufacturing is also high.
Especially often used. However, tantalum nitride is about 3
At high temperatures of 00° C. or higher, it is rapidly oxidized and its resistance value increases rapidly, which has the disadvantage of deteriorating print density when printing on recording paper.

一般にはこの欠点を補うために酸化シリコン(SiO2
)の耐酸化保護層を設け、更にその上に酸化タンタル(
Ta2O5)の耐摩耗層を設けてサーマルヘツドとして
使用しているが、サーマルヘツドを長時間駆動させた時
の抵抗変化はなお十分満足できるものではなかつた。特
に近年、高速サーマルヘツドの要求が増加しつつあるた
めヘツドの通電パルス巾を短かくして感熱紙を発色させ
る必要があり、発熱抵抗体はさらに高温になるから寿命
はより短くなる。そのためさらに耐熱性のある発熱低抗
体が要求されている。また、窒化タンタルの面積低抗は
、通常50Ω/口前後で、サーマルヘツドとして特に大
きくした場合でも100Ω/口程度であり、更に抵抗値
を大きくするためにはトリミングを行なつたり、膜厚を
薄くする等の方法を用いるが、その際製造工程が複雑に
なつたり、寿命に対して悪影響を生じたりする等の欠点
が発生する。このように窒化タンタル薄膜発熱抵抗体で
は面積抵抗を大きくとれないため、抵抗体を加熱するだ
けの電力を供給するためには必然的に電流が大きくなり
、電気導体の抵抗値が問題になる。
Generally, silicon oxide (SiO2) is used to compensate for this drawback.
) with an oxidation-resistant protective layer of tantalum oxide (
Although a wear-resistant layer of Ta2O5) is provided and used as a thermal head, the change in resistance when the thermal head is operated for a long time is still not fully satisfactory. Particularly in recent years, as the demand for high-speed thermal heads has increased, it is necessary to shorten the current pulse width of the head to color the thermal paper, and the heating resistor becomes even hotter, resulting in a shorter lifespan. Therefore, there is a need for a more heat-resistant antipyretic antibody. In addition, the area resistance of tantalum nitride is usually around 50Ω/hole, and even when it is made especially large as a thermal head, it is about 100Ω/hole, and in order to further increase the resistance value, it is necessary to perform trimming or increase the film thickness. Although methods such as thinning are used, there are disadvantages such as complicating the manufacturing process and adversely affecting the lifespan. As described above, the tantalum nitride thin film heating resistor cannot have a large sheet resistance, so in order to supply enough power to heat the resistor, a large current is inevitably required, and the resistance value of the electric conductor becomes a problem.

即ち、薄膜発熱抵抗体の抵抗値に対して電気導体の抵抗
値が無視できなくなるから、抵抗体に接続された各電気
導体の距離の差異により各抵抗体の発熱量が異つてしま
い、記録パターンに濃度差が生じ記録品質が劣る。更に
記録密度を上げるため、薄膜発熱抵抗体の大きさを小さ
くすると、薄膜発熱抵抗体の面積抵抗値は不変で電気導
体の抵抗値のみ増大するから、電気導体における電力消
費が問題になるし、又これを避けるために電気導体の厚
さを極端に大きくすると多層配線の場合に表面の凹凸が
激しくなり摩耗にも弱くなるなど構造上大きな不都合が
生じることになる。又電流が大きいことは加熱用電源、
スイツチング回路等の容量を大きくしなければならない
等の不都合が生じる。本発明は上記の点を改良し、酸化
されにくく抵抗値が安定で、比抵抗を高い値まで選択で
きる薄膜発熱抵抗体を用いたサーマルヘツドを提供し、
その特徴とするところは硼化ハフニウムと酸素とからな
る発熱抵抗体にある。この発熱抵抗体においては、硼化
ハフニウムと酸素とが原子的なスケールで混在している
。以下図面を参照しながら詳細に説明する。
In other words, since the resistance value of the electric conductor cannot be ignored compared to the resistance value of the thin film heating resistor, the amount of heat generated by each resistor will differ due to the difference in the distance of each electric conductor connected to the resistor, and the recording pattern will be different. There will be a difference in density between the images and the recording quality will be poor. Furthermore, if the size of the thin film heating resistor is reduced in order to increase the recording density, the sheet resistance value of the thin film heating resistor remains unchanged and only the resistance value of the electrical conductor increases, so power consumption in the electrical conductor becomes a problem. Furthermore, if the thickness of the electrical conductor is made extremely large in order to avoid this, in the case of multi-layer wiring, the surface becomes extremely uneven and becomes susceptible to abrasion, resulting in major structural problems. Also, if the current is large, it is a heating power source,
Inconveniences arise, such as the need to increase the capacity of switching circuits and the like. The present invention improves the above points and provides a thermal head using a thin film heating resistor that is resistant to oxidation, has a stable resistance value, and allows the specific resistance to be selected up to a high value.
Its feature lies in the heating resistor made of hafnium boride and oxygen. In this heating resistor, hafnium boride and oxygen are mixed on an atomic scale. A detailed explanation will be given below with reference to the drawings.

第1図は本発明に適用するサーマルヘツドの形状例の要
部断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a main part of an example of the shape of a thermal head applied to the present invention.

同図中の1はセラミツクス、ガラスあるいは、クレース
トセラミックスのような電気的な絶縁物で形成された基
板である。2は硼化ハフニウムと酸素とからなる本発明
に係る薄膜発熱抵抗体である。
Reference numeral 1 in the figure is a substrate made of an electrical insulator such as ceramics, glass, or crystal ceramics. 2 is a thin film heating resistor according to the present invention made of hafnium boride and oxygen.

3は該薄膜発熱抵抗体に電力を供給するための電気導体
で、アルミニウム、金等の電気良導体で、形成されてい
る。
Reference numeral 3 denotes an electric conductor for supplying power to the thin film heating resistor, which is made of a good electric conductor such as aluminum or gold.

又4は薄膜発熱抵抗体及び電気導体の保護層で、例えば
電子ビーム蒸着、スパツタ一等によつて作製した酸化シ
リコン、酸化マグネシユウム、酸化アルミニウム、酸化
タンタルあるいはこれらを組合せた多層構成が用いられ
、これによつてサーマルヘツドの寿命を一層長くするこ
とができる。本発明の硼化ハフニウムと酸素とからなる
薄膜発熱抵抗体の製造はスパツタリング、電子ビーム蒸
着いずれも可能であり、スパツタリングによつて製造す
る方法としては、アルゴンと酸素の混合雰囲気中で硼化
ハフニウムのターゲツトをスパツタリングする方法、硼
素と金属ハフニウムを同時にターゲツトとする方法、金
属ハフニウムのみをターゲツトとしてアルゴン、酸素、
ジボランを含む雰囲気中で活性スパツタリングを行う方
法などがある。
4 is a protective layer for the thin film heating resistor and electric conductor, for example, a multilayer structure made of silicon oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, or a combination of these, manufactured by electron beam evaporation, sputtering, etc.; This makes it possible to further extend the life of the thermal head. The thin film heating resistor made of hafnium boride and oxygen of the present invention can be manufactured by either sputtering or electron beam evaporation. A method of sputtering a target of boron and hafnium metal at the same time, a method of sputtering a target of boron and metal hafnium, a method of sputtering a target of argon, oxygen,
There is a method of performing active sputtering in an atmosphere containing diborane.

硼化ハフニウムをターゲツトとする場合、例えば石英皿
等の上に硼化ハフニウムを粉末の状態もしくはプレスし
た状態で置くことによりターゲツトとして用いることも
できるが、あらかじめ1100℃以上の真空ホツトプレ
スにより焼結させたターゲツトを使用する方が、スパツ
タリングの制御は行いやすい。
When hafnium boride is used as a target, it can be used as a target by placing hafnium boride in a powdered or pressed state on a quartz plate, for example, but it is necessary to sinter it in advance by vacuum hot pressing at 1100°C or higher. It is easier to control sputtering if a target is used.

また硼素と金属ハフニウムを同時にターゲツトとする場
合には硼素と金属ハフニウムを混合するか、又は一方を
他方に埋め込んだり表面の一部に配置したりして、行う
ことができる。いずれの場合にも1×10−3T0rr
〜5X10T0rrのアルゴンと酸素との混合雰囲気で
行なうのが良く、好ましくは1X10T0rr〜1×1
0−1T0rrがよい。また、金属ハフニウムをターゲ
ツトとして、アルゴン、酸素、ジボランの混合雰囲気中
で活性スパツタリングを行う場合には全ガス圧1×10
−2T0rr〜5×10−1T0rr1好ましくは1×
10−2T0rr〜5×10−2T0rr1その中でジ
ボランの分圧は全圧力の1〜10%、好ましくは2〜6
%である。
Further, when boron and metal hafnium are to be targeted at the same time, boron and metal hafnium can be mixed, or one can be embedded in the other or placed on a part of the surface. 1×10-3T0rr in either case
It is best to carry out in a mixed atmosphere of argon and oxygen of ~5X10T0rr, preferably 1X10T0rr~1x1
0-1T0rr is good. In addition, when performing active sputtering in a mixed atmosphere of argon, oxygen, and diborane with metal hafnium as a target, the total gas pressure is 1×10
-2T0rr~5×10-1T0rr1 preferably 1×
10-2T0rr~5×10-2T0rr1 Among them, the partial pressure of diborane is 1-10% of the total pressure, preferably 2-6
%.

上記のいずれのスパツタリング工程中においても、雰囲
気中の酸素分圧を0.1〜10%で選択することにより
、発熱抵抗体中に酸素を原子比でハフニウムの0.00
5以上含有させることができる。
During any of the above sputtering processes, by selecting the oxygen partial pressure in the atmosphere from 0.1 to 10%, oxygen is added to the heating resistor at an atomic ratio of 0.00% to 0.00% of hafnium.
5 or more can be contained.

酸素含有量は少なすぎては効果がなく、逆に多すぎると
比抵抗の制御が難かしく、耐熱性も悪くなるのでハフニ
ウム0.01〜1.0(原子比)が適当であり、0.0
5〜0.6がより好ましく、0.1〜0.3が最も好ま
しい。このように作成した発熱抵抗体の固有抵抗値は、
200μΩ?〜5000μΩ?まで選択可能である。発
熱抵抗体を電子ビーム蒸着で製造する場合には、硼化ハ
フニウムの粉末を約100k9/(−Fil以上の圧力
でプレスしてタブレツトを作り1×10−4T0rr以
上の高真空度であらかじめ一定温度に保つた基板上に蒸
着させることができる。
If the oxygen content is too low, it will not be effective, and if it is too high, it will be difficult to control the resistivity and the heat resistance will be poor. 0
5 to 0.6 is more preferable, and 0.1 to 0.3 is most preferable. The specific resistance value of the heating resistor created in this way is
200μΩ? ~5000μΩ? It is possible to select up to When producing a heating resistor by electron beam evaporation, a tablet is made by pressing hafnium boride powder at a pressure of about 100k9/(-Fil or higher) and the tablet is heated in advance at a constant temperature in a high vacuum of 1×10-4T0rr or higher. It can be deposited on a substrate kept at a constant temperature.

この時、ニードルバルブ等によつて酸素を含む気体を電
子ビーム蒸着中に導入することによつて発熱抵抗体中の
酸素含有量をハフニウムの0.005〜1.0(原子比
)とすることができる。このようにして作成された薄膜
発熱抵抗体は、硼化ハフニウムと酸素より成り(但し不
純物としてC,Nなどを含有)、固有抵抗値を高く設定
すれば、電極部の抵抗値がある程度高くても良いから製
造工程が容易になり、電極を薄くすることにより表面の
凹凸が少くなつて耐摩耗性が改良される。
At this time, the oxygen content in the heating resistor is adjusted to 0.005 to 1.0 (atomic ratio) of hafnium by introducing a gas containing oxygen into the electron beam evaporation using a needle valve or the like. I can do it. The thin film heating resistor created in this way is made of hafnium boride and oxygen (contains C, N, etc. as impurities), and if the specific resistance value is set high, the resistance value of the electrode part will be high to some extent. The manufacturing process is easy because the electrodes are thin, and the surface irregularities are reduced by making the electrodes thinner, thereby improving wear resistance.

また電極部での電圧降下が無視できる程度であることか
ら、薄膜発熱抵抗体の発熱ムラによる発色濃度ムラも小
さくなり、マトリクス配線などの電極パターンの設計が
自由になる。またスパツタリング中あるいは電子ビーム
蒸着中に於いて200グC〜500℃の基板加熱を行う
ことによつて、基板と薄膜発熱抵抗体との密着性が向上
し、膜の安定性に効果がある。
In addition, since the voltage drop at the electrode portion is negligible, uneven color density due to uneven heating of the thin film heating resistor is also reduced, and electrode patterns such as matrix wiring can be designed more freely. Furthermore, by heating the substrate to 200 to 500 degrees Celsius during sputtering or electron beam evaporation, the adhesion between the substrate and the thin film heating resistor is improved, which is effective in improving the stability of the film.

次に実施例に基づいて説明する。Next, an explanation will be given based on an example.

実施例 1 1100℃でホツトプレスした5インチ径の硼化ハフニ
ウムHfB2(米国ベントロン社製、純度99%)のタ
ーゲツトを用いて、充分に洗浄されたガラス厚50pm
のクレーストアルミナ基板を300℃に基板加熱しなが
らアルゴン圧力4X10−2T0rr酸素圧3×10−
3T0rr1混合ガス雰囲気中で高周波2極スパツタリ
ングを行つた。
Example 1 Using a target of 5 inch diameter hafnium boride HfB2 (manufactured by Ventron, USA, purity 99%) hot pressed at 1100°C, thoroughly cleaned glass with a thickness of 50 pm was used.
While heating the crusted alumina substrate to 300℃, the argon pressure was 4×10−2T0rr and the oxygen pressure was 3×10−
High frequency bipolar sputtering was performed in a 3T0rr1 mixed gas atmosphere.

スパツタ率は200X/分、投入パワーは3.0W/c
!lで5分間スパツタしたところ、1000Aの膜厚の
薄膜発熱抵抗体が得られた。比抵抗は1200μΩ?、
面積抵抗は120Ω/口であつた。この膜の組成をイオ
ンマイクロアナライザで調べたところ酸素がハフニウム
の0.3(原子比)含まれていた。この上にチタン10
A1アルミニウムを1μm電子ビーム蒸着で付け、選択
エツチングで4本/Mmの分解能をもつサーマルヘツド
パターンを形成し、これをサーマルヘツドA,とした。
さらにこの上に保護層として酸化シリコン(SlO2)
を1μm1酸化タンタル(Ta2O5)を10μm連続
的にスパツタで積層し、サーマルヘツドA2とした。比
較の為に、高周波2極の反応スパツタリングによつてタ
ンタルをターゲツトとし、アルゴンと窒素の分圧力が8
×10−2T0rr1窒素分圧が1×10−4T0rr
の条件で1000Aの厚さの窒化タンタル薄膜発熱抵抗
体のサーマルヘツドB1を作成した。
Spatter rate is 200X/min, input power is 3.0W/c
! After sputtering for 5 minutes at 100 Å, a thin film heating resistor with a film thickness of 1000 A was obtained. Is the specific resistance 1200μΩ? ,
The sheet resistance was 120Ω/mouth. When the composition of this film was examined using an ion microanalyzer, it was found that 0.3 (atomic ratio) of hafnium was contained in oxygen. Titanium 10 on this
A1 aluminum was applied by electron beam evaporation to a thickness of 1 μm, and a thermal head pattern with a resolution of 4 lines/mm was formed by selective etching, and this was designated as thermal head A.
Furthermore, silicon oxide (SlO2) is applied as a protective layer on top of this.
A 1 μm layer of tantalum oxide (Ta2O5) was continuously laminated by sputtering to form a thermal head A2. For comparison, tantalum was targeted by high-frequency bipolar reactive sputtering, and the partial pressure of argon and nitrogen was 8.
×10-2T0rr1 Nitrogen partial pressure is 1×10-4T0rr
A thermal head B1 of a tantalum nitride thin film heating resistor having a thickness of 1000 A was prepared under the following conditions.

この窒化タンタル薄膜発熱抵抗体は比抵抗が260μΩ
?で面積抵抗は26Ω/口であつた。サーマルヘツドB
1に対し、さらに保護膜として酸化シリコン(SiO2
)を1μm1酸化タンタル(Ta2O5)を10μm連
続的にスパツタで積層し、サーマルヘツドB2とした。
これらのサーマルヘツドに対して、50Hzで6msの
矩形波を30分ごとに1W/7ndずつパワーアツプし
ながら加速テストを行つた。この結果を第2図に示す。
同図から明らかなように、本発明にかかる製造方法で作
成した薄膜発熱抵抗体を有するサーマルヘツドは高印加
電力に耐えることができ、高温での抵抗変化が少いこと
がわかつた。つまり、比較例では保護膜なしでは実用す
るのが難かしいのに対して、本発明に係るサーマルヘツ
ドは保護膜なしでも実用でき、保護膜をつけた場合には
非常に良い耐熱性が得られた〇実施例 2 1300℃でホツトプレスした6インチ径の硼化ハフニ
ウム(HfB2)のターゲツトを用いて、充分に洗浄さ
れたガラス厚50pmのクレーストアルミナ基板を20
0℃に基板加熱して、アルゴン圧力4×10−2T0r
r1酸素圧4×10−3T0rrの混合ガス雰囲気中で
2極スパツタリングを行つた。
This tantalum nitride thin film heating resistor has a specific resistance of 260 μΩ.
? The area resistance was 26Ω/mouth. Thermal head B
1, silicon oxide (SiO2
) was continuously laminated with 10 μm of tantalum oxide (Ta2O5) by sputtering to form a thermal head B2.
These thermal heads were subjected to an acceleration test using a 50 Hz, 6 ms rectangular wave while increasing the power by 1 W/7nd every 30 minutes. The results are shown in FIG.
As is clear from the figure, it was found that the thermal head having a thin film heating resistor produced by the manufacturing method according to the present invention can withstand high applied power and has little change in resistance at high temperatures. In other words, while the comparative example is difficult to put into practical use without a protective film, the thermal head according to the present invention can be put into practical use without a protective film, and when a protective film is attached, very good heat resistance can be obtained. Example 2 Using a 6-inch diameter hafnium boride (HfB2) target hot-pressed at 1,300°C, a thoroughly cleaned 50-pm-thick crystal alumina substrate was heated for 20 minutes.
Heat the substrate to 0°C and apply an argon pressure of 4 x 10-2T0r.
Two-pole sputtering was performed in a mixed gas atmosphere with an r1 oxygen pressure of 4×10 −3 T0rr.

スパツタ率は200A/分、投入パワーは、3.0W/
011で3分間スパツタしたところ、600Aの膜厚の
本発明薄膜発熱抵抗体が得られた。比抵抗は2100μ
Ω礪、面積抵抗は350Ω/口であつた。このバナジウ
ム10X1アルミニウムを1μm電子ビーム蒸着で付け
、選択エツチングで4本/Mmの分解能をもつサーマル
ヘツドパターンを形成し、さらにこの上に保護層として
酸化シリコン(SiO2)を2μm1酸化アルミニニウ
ム(Al2O3)を5μm連続的にスパツタで積層し、
サーマルヘツドを作成した。このサーマルヘツドに対し
て実施例1と同じ加速テストを施したところ、サーマル
ヘツドA2と同様な良好な結果が得られた。
Spatter rate is 200A/min, input power is 3.0W/
After sputtering with 011 for 3 minutes, a thin film heating resistor of the present invention having a film thickness of 600A was obtained. Specific resistance is 2100μ
The sheet resistance was 350Ω/mouth. This vanadium 10x1 aluminum was applied by 1 μm electron beam evaporation, a thermal head pattern with a resolution of 4 lines/Mm was formed by selective etching, and silicon oxide (SiO2) was added on top of this as a protective layer to 2 μm 1 aluminum oxide (Al2O3). 5μm continuous sputtering,
I made a thermal head. When this thermal head was subjected to the same acceleration test as in Example 1, good results similar to those of thermal head A2 were obtained.

実施例 3 6インチ径の金属ハフニウム板上に、焼結した1/4イ
ンチ径のホウ素板を多数個置いて表面積比で金属ハフニ
ウム:硼素がおよそ1:2になるようにしたターゲツト
を用いた。
Example 3 A target was used in which a large number of sintered 1/4 inch diameter boron plates were placed on a 6 inch diameter metal hafnium plate so that the surface area ratio of metal hafnium to boron was approximately 1:2. .

充分に洗浄されたクレーストセラミックス基板を500
℃に基板加熱してアルゴン圧:3×10−2T0rr1
酸素圧2×10−3T0rrで、R.F.2極でスパツ
タした。スパッタ率は100A/分で8分間スパツタし
たところ、800Aの膜厚、固有抵抗値1040μΩ儂
、面積抵抗130Ω/口の薄膜発熱抵抗体が得られた。
oこの上にチタンを10A1アルミニウムを1μm電子
ビームで蒸着した後、選択エツチングで4本/M7!L
分解能をもつサーマルヘツドパターンを形成した。
500 pieces of thoroughly cleaned claest ceramic substrates
Heating the substrate to ℃ and argon pressure: 3 x 10-2T0rr1
At an oxygen pressure of 2 x 10-3T0rr, R. F. It sputtered on two poles. When sputtering was carried out for 8 minutes at a sputtering rate of 100 A/min, a thin film heating resistor with a film thickness of 800 A, a specific resistance value of 1040 .mu..OMEGA., and a sheet resistance of 130 .OMEGA./hole was obtained.
o After evaporating titanium and 10A1 aluminum with a 1μm electron beam on top of this, selective etching was performed to form 4 pieces/M7! L
A thermal head pattern with high resolution was formed.

次に保護膜として酸化マグネシウム(MgO)10pm
をスパツタで積層した。このサーマルヘツドに対して実
施例1と同じ加速テストを行つたところ、23.5W/
M77!まで抵抗変化率は±2%以内で、窒化タンタル
を用いたサーマルヘツドに比して非常に良好な結果が得
られた。実施例 4 6インチ径の金属ハフニウム板をターゲツトとして用い
た。
Next, 10pm of magnesium oxide (MgO) was added as a protective film.
were laminated with spatter. When this thermal head was subjected to the same acceleration test as in Example 1, it was found to be 23.5W/
M77! The resistance change rate was within ±2%, and very good results were obtained compared to thermal heads using tantalum nitride. Example 4 A 6 inch diameter metal hafnium plate was used as a target.

充分に洗浄されたクレーストセラミックス基板を400
℃に基板加熱してアルゴン、ジボラン、酸素混合ガス雰
囲気中で活性スパツタリングをおこなつた。アルゴン+
ジボラン+酸素の全圧力は3.5×10−2T0rr1
ジボラン分圧は1・5X10−4T0rr酸素分圧は1
×10−4で高周波2極スパツタにて1000Xの膜厚
をっけた。面積抵抗は50Ω/口(固有抵抗値は500
μΩCIrL)であつた。この上にバナジウムを100
A1金を1μm電子ビームで蒸着した後、選択エツチン
グで4本/Mm分解能をもつサーマルヘツドパターンを
形成した。次いで保護膜として酸化アルミニウム(Al
2O3)10pmをスパツタで積層した。このサーマル
ヘツドに対して実施例1と同じ加速テストをおこなつた
ところ゛24W/Mdまで抵抗変化率は±2%以内であ
つた。本例もまた前記比較例の窒化タンタルを用いたサ
ーマルヘツドより非常に良好な結果が得られた。実施例
5 硼化ハフニウムの粉末を100kg/Cll以上でプレ
スしたタブレツトを作成し、あらかじめ充分に洗浄され
たクレーストセラミックス基板上に基板加熱300℃、
真空度2×10−5T0rrまで真空にひいた後、乾燥
空気を二ードルバルブで導入しながら真空度5×10−
6T0rrで1000Xの厚さに電子ビームで蒸着した
400 ml of thoroughly cleaned claest ceramic substrates
The substrate was heated to ℃ and active sputtering was performed in an atmosphere of a mixed gas of argon, diborane, and oxygen. Argon +
The total pressure of diborane + oxygen is 3.5 x 10-2T0rr1
Diborane partial pressure is 1.5X10-4T0rr oxygen partial pressure is 1
A film thickness of 1000X was formed using a high-frequency two-pole sputter at ×10-4. Area resistance is 50Ω/mouth (specific resistance value is 500
μΩCIrL). Add 100 vanadium on top of this.
After A1 gold was deposited with a 1 μm electron beam, a thermal head pattern with a resolution of 4 lines/mm was formed by selective etching. Next, aluminum oxide (Al
2O3) 10pm was laminated by sputtering. When this thermal head was subjected to the same acceleration test as in Example 1, the resistance change rate was within ±2% up to 24 W/Md. This example also gave much better results than the thermal head using tantalum nitride in the comparative example. Example 5 A tablet was made by pressing hafnium boride powder at a pressure of 100 kg/Cll or more, and the tablet was heated to 300°C on a creste ceramic substrate that had been thoroughly cleaned in advance.
After vacuuming to a vacuum level of 2 x 10-5T0rr, the vacuum level was increased to 5 x 10-5 while introducing dry air with a needle valve.
Electron beam deposition was performed at 6T0rr to a thickness of 1000X.

この面積抵抗は約70Ω/口(固有抵抗値は約700μ
ΩCTL)であつた。次にこの上にチタンを10A1ア
ルミニウムを1.5μm電子ビームにより蒸着した後、
選択エツチングにより4本/MlLの分解能をもつたパ
ターンを形成した後酸化シリコン(SiO2)を1μm
1酸化タンタル(Ta2O5)を10Pm連続的にスパ
ツタで積層し、サーマルヘツドを作成した。このサーマ
ルヘツドに対して実施例1と同じ加速テストを施したと
ころ、サーマルヘツドA2と同様な良好な結果が得られ
た〇この膜の組成をイオンマイクロアナライザで調べた
ところ、酸素がハフニウムの0.21(原子O含まれて
いた。
This area resistance is approximately 70Ω/mouth (specific resistance value is approximately 700μ
ΩCTL). Next, after evaporating titanium and 10A1 aluminum using a 1.5μm electron beam,
After forming a pattern with a resolution of 4 lines/MlL by selective etching, 1 μm of silicon oxide (SiO2) was formed.
A thermal head was prepared by continuously laminating 10 Pm of tantalum monoxide (Ta2O5) by sputtering. When this thermal head was subjected to the same acceleration test as in Example 1, good results similar to those of thermal head A2 were obtained. When the composition of this film was investigated with an ion microanalyzer, it was found that oxygen was .21 (contains atom O.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係るサーマルヘツドの形状例の要部断
面図。 第2図は本発明の効果を示す特性図。1・・・・・・基
板、2・・・・・・薄膜発熱抵抗体。 2・・・・・・電気導体、4・・・・・・保護層。
FIG. 1 is a sectional view of a main part of an example of the shape of a thermal head according to the present invention. FIG. 2 is a characteristic diagram showing the effects of the present invention. 1...Substrate, 2...Thin film heating resistor. 2... Electric conductor, 4... Protective layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 基板と、該基板上に形成された発熱抵抗体と、該発
熱抵抗体に電力を供給する電気導体とを有するサーマル
ヘッドにおいて、発熱抵抗体が硼化ハフニウムと酸素と
からなることを特徴とするサーマルヘッド。 2 発熱抵抗体において酸素の含有量がハフニウムの0
.005(原子比)以上である特許請求の範囲第1項記
載のサーマルヘッド。 3 発熱抵抗体において酸素の含有量がハフニウムの0
.01〜1.0(原子比)である特許請求の範囲第1項
記載のサーマルヘッド。 4 発熱抵抗体が酸化シリコン薄膜で覆われている特許
請求の範囲第1項ないし第3項記載のサーマルヘッド。 5 酸化タンタルの保護膜を有する特許請求の範囲第1
項ないし第4項記載のサーマルヘッド。 6 酸化アルミニウムの保護膜を有する特許請求の範囲
第1項ないし第4項記載のサーマルヘッド。 7 酸化マグネシウムの保護膜を有する特許請求の範囲
第1項ないし第4項記載のサーマルヘッド。 8 硼化ハフニウムと酸素とからなる発熱抵抗体をスパ
ッタリングで製造することを特徴とするサーマルヘッド
の製造方法。 9 アルゴンと酸素を含有する混合気体中でスパッタリ
ングする特許請求の範囲第8項記載の製造方法。 10 スパッタリングのターゲットが硼化ハフニウムを
ホットプレスしたものである特許請求の範囲第8項また
は第9項記載の製造方法。 11 金属ハフニウムと硼素とを同時にターゲットとす
るように配置した特許請求の範囲第8項または第9項記
載の製造方法。 12 アルゴンと酸素とジボランとを含有する混合気体
中でスパッタリングする特許請求の範囲第8項記載の製
造方法。 13 金属ハフニウムをターゲットとする特許請求の範
囲第12項記載の製造方法。 14 200℃〜500℃の基板加熱を行いながらスパ
ッタリングを行う特許請求の範囲第8項ないし第13項
記載の製造方法。 15 硼化ハフニウムと酸素とからなる発熱抵抗体を電
子ビーム蒸着で製造することを特徴とするサーマルヘッ
ドの製造方法。 16 酸素を含む気体を導入しながら電子ビーム蒸着を
行う特許請求の範囲第15項記載の製造方法。 17 200℃〜500℃の基板加熱を行いながら電子
ビーム蒸着を行う特許請求の範囲第15項または第16
項記載の製造方法。
[Scope of Claims] 1. A thermal head having a substrate, a heating resistor formed on the substrate, and an electric conductor for supplying power to the heating resistor, in which the heating resistor is made of hafnium boride and oxygen. A thermal head comprising: 2 The oxygen content in the heating resistor is 0 of hafnium.
.. 005 (atomic ratio) or more, the thermal head according to claim 1. 3 The oxygen content in the heating resistor is 0 of hafnium.
.. The thermal head according to claim 1, wherein the atomic ratio is 01 to 1.0 (atomic ratio). 4. The thermal head according to claims 1 to 3, wherein the heating resistor is covered with a silicon oxide thin film. 5 Claim 1 having a tantalum oxide protective film
The thermal head according to items 1 to 4. 6. The thermal head according to claims 1 to 4, which has a protective film of aluminum oxide. 7. The thermal head according to claims 1 to 4, which has a protective film of magnesium oxide. 8. A method for manufacturing a thermal head, characterized in that a heating resistor made of hafnium boride and oxygen is manufactured by sputtering. 9. The manufacturing method according to claim 8, wherein sputtering is performed in a mixed gas containing argon and oxygen. 10. The manufacturing method according to claim 8 or 9, wherein the sputtering target is hot-pressed hafnium boride. 11. The manufacturing method according to claim 8 or 9, wherein metal hafnium and boron are arranged so as to be targets at the same time. 12. The manufacturing method according to claim 8, wherein sputtering is performed in a mixed gas containing argon, oxygen, and diborane. 13. The manufacturing method according to claim 12, which targets hafnium metal. 14. The manufacturing method according to claims 8 to 13, wherein sputtering is performed while heating the substrate at 200°C to 500°C. 15. A method for manufacturing a thermal head, characterized in that a heating resistor made of hafnium boride and oxygen is manufactured by electron beam evaporation. 16. The manufacturing method according to claim 15, wherein electron beam evaporation is performed while introducing a gas containing oxygen. 17 Claim 15 or 16 in which electron beam evaporation is performed while heating the substrate at 200°C to 500°C
Manufacturing method described in section.
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